一種橫向igbt的制作方法
【專利摘要】本發明屬于功率半導體器件技術領域，涉及一種橫向IGBT。本發明的橫向IGBT器件，其技術方案是：SOI層上層兩端分別具有P型阱區和N型阱區；N型阱區表面遠離P型阱區的一端具有P型陽極區，P型阱區表面遠離N型阱區的一端具有相互獨立的P型體接觸區和N型陰極區，N型陰極區位于靠近N型阱區的一側；由P型體接觸區和N型陰極區引出陰極電極；其特征在于，在靠近器件陰極一側引入隔離槽，隔離槽沿器件縱向方向有開口，且隔離槽由位于槽內壁的介質層和由介質層包圍的導電材料構成，其側壁與P型阱區中的N型陰極區接觸形成槽柵結構，所述P型體接觸區和N型陰極區沿器件縱向方向均分為兩段，兩段之間有間距，并沿器件的橫向中線呈對稱結構。
【專利說明】
一種橫向IGBT
技術領域
[0001]本發明屬于功率半導體器件技術領域，涉及一種橫向IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)。
【背景技術】
[0002]IGBT是20世紀80年代發展起來的一種新型功率器件，它運用一個MOSFET結構的柵驅動電流向一個雙極結型晶體管提供基極電流，使其兼具BJT的大電流能力和MOS管的壓控型驅動電路。IGBT極大的電流能力使其在中高壓領域備受青睞，因此其自誕生以來就被廣泛用于電機控制、智能電網以及交通運輸等眾多領域。
[0003]IGBT的大電流能力源于其漂移區的電導調制效應，通過提高漂移區中過剩載流子濃度可以有效降低IGBT的導通壓降、增大導通電流。提高漂移區中過剩載流子濃度的常用方式有兩種:一為增大陽極PN結的注入效率，即提高陽極區P型雜質的摻雜劑量或降低N型緩沖層的摻雜濃度，該方式可以使得IGBT正向導通時在漂移區遠離陰極端的一側有著極高的載流子濃度，然而這些載流子因遠離P型體區和N型漂移區形成的耐壓PN結，所以在IGBT關斷時無法被耗盡區內建電場快速掃出漂移區，造成關斷時間長、關斷損耗大等不良影響。二為采用電子注入增強型IGBT(IEGT)。
[0004]本發明通過增強電子注入極大地降低了橫向IGBT的導通壓降，同時很好地改善了關斷損耗與導通壓降的折衷關系。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的，就是針對上述問題，提出一種極大降低了導通壓降的橫向IGBT0
[0006]本發明的技術方案是:一種橫向IGBT，包括從下至上依次層疊設置的襯底1、介質層2和SOI層3;所述SOI層上層兩端分別具有P型阱區6和N型阱區4;所述N型阱區4表面遠離P型阱區6的一端具有P型陽極區5，由P型陽極區5引出陽極電極;所述P型阱區6表面具有相互獨立的P型體接觸區11和N型陰極區12，所述N型陰極區12位于靠近N型阱區4的一側；由P型體接觸區11和N型陰極區12引出陰極電極;其特征在于，所述SOI層3中具有隔離槽9，所述隔離槽9與N型陰極區12接觸，隔離槽9深度大于P型阱區6的結深;隔離槽9沿器件縱向方向分為兩段，兩段隔離槽之間的間距為N。隔離槽9由位于槽內壁的介質層和由介質層包圍的導電材料構成；由隔離槽9中的導電材料引出柵電極，形成槽柵結構。所述P型體接觸區11和N型陰極區12均沿器件縱向方向分為兩段，兩段之間有間距，并沿器件的橫向中線呈對稱結構，兩段P型體接觸區11和N型陰極區12間距均為G，且滿足G>N。
[0007]進一步的，沿器件縱向方向，所述P型阱區6分為兩段，且兩段P型阱區之間的間距為M;沿器件橫向方向，兩段P型阱區之間形成的開口與兩段隔離槽之間形成的開口相對應，并且滿足G>M>N。
[0008]進一步的，兩段P型阱區除去P型體接觸區11和N型陰極區12以外的表面形成平面柵結構并引出柵電極，平面柵與P型體接觸區11和N型陰極區12均接觸。
[0009]進一步的，所述N型陰極區12在器件的俯視圖上呈“L”字形的鏡像，P型體接觸區11位于“L”字形的開口處。所述兩段P型阱區除去P型體接觸區11和N型陰極區12以外的表面形成平面柵結構并引出柵電極，平面柵與N型陰極區12接觸，不與P型體接觸區11接觸
[0010]本發明的有益效果為，能極大的降低IGBT器件的導通壓降。
【附圖說明】
[0011]圖1是實施例1的結構示意圖；
[0012]圖2是實施例2的結構示意圖；
[0013]圖3是實施例3的結構示意圖；
[0014]圖4是實施例4的結構示意圖；
[0015]圖5是實施例4的俯視結構不意圖；
[0016]圖6是實施例5的俯視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例，詳細描述本發明的技術方案:
[0018]實施例1，如圖1所示，本例包括從下至上依次層疊設置的襯底1、介質層2和SOI層3;所述SOI層上層兩端分別具有P型阱區6和N型阱區4;所述N型阱區4表面遠離P型阱區6的一端具有P型陽極區5，由P型陽極區5引出陽極電極;所述P型阱區6表面具有相互獨立的P型體接觸區11和N型陰極區12，所述N型陰極區12位于靠近N型阱區4的一側；由P型體接觸區11和N型陰極區12引出陰極電極;其特征在于，所述SOI層3中具有隔離槽9，所述隔離槽9與N型陰極區12接觸，隔離槽9深度大于P型阱區6的結深;隔離槽9沿器件縱向方向分為兩段，兩段隔離槽之間的間距為N。隔離槽9由位于槽內壁的介質層和由介質層包圍的導電材料構成；由隔離槽9中的導電材料引出柵電極，形成槽柵結構。所述P型體接觸區11和N型陰極區12均沿器件縱向方向分為兩段，兩段之間有間距，并沿器件的橫向中線呈對稱結構，兩段P型體接觸區11和N型陰極區12間距均為G，且滿足G > N。
[0019]本例的工作原理為:
[0020]在橫向IGBT陰極端的P型阱區6與漂移區之間制造隔離槽用以在IGBT導通時阻擋漂移區中的空穴被陰極抽取。IGBT在導通時，陽極注入的空穴與溝道注入的電子在漂移區發生電導調制，大大降低了導通壓降，本例中位于陰極一側的隔離槽僅留有小尺寸開口，從陽極端注入的空穴因為該隔離槽的存在而大量貯存于靠近陰極端的漂移區，為維持漂移區的電中性，從溝道注入漂移區的電子也相應增多，所以IGBT漂移區的載流子濃度得以大幅提升，導通壓降改善明顯。
[0021]實施例2
[0022]如圖2所示，本例在實施例1基礎之上，將P型阱區6沿器件縱向方向分為兩段，且兩段P型阱區之間的間距為M;沿器件橫向方向，兩段P型阱區之間形成的開口與兩段隔離槽之間形成的開口相對應，并且滿足G>M>N。
[0023]實施例3
[0024]如圖3所示，本例在實施例2基礎之上，在兩段P型阱區除去P型體接觸區11和N型陰極區12以外的表面形成平面柵結構并引出柵電極，平面柵與P型體接觸區11和N型陰極區12均接觸。
[0025]本例的工作原理為:
[0026]隔離槽(槽柵)在本實施例中的作用仍在于阻擋空穴被陰極抽取，進而提高了器件導通狀態漂移區載流子的濃度。與實施例1和實施例2相比，該實施例中新增的平面柵進一步增加了電子的注入，漂移區載流子濃度大幅升高，導通壓降在實施例1和實施例2的基礎上又有大幅度的降低。
[0027]實施例4
[0028]如圖4所示，本例與實施例3相比，N型陰極區12在器件的俯視圖上呈“L”字形的鏡像，P型體接觸區11位于“L”字形的開口處，平面柵與N型陰極區12接觸，不與P型體接觸區11接觸。圖5為本實施例的俯視圖。
[0029]本例的工作原理為:
[0030]本實施例與實施例4相比通過改變N型陰極區12的幾何形狀拓寬了平面柵的溝道寬度，溝道電流增大，電子注入效率提高，因此該實施例的導通壓降相比實施例3進一步降低。
[0031]實施例5
[0032]如圖6所示，本例與實施例4相比，隔離槽(槽柵)底部與介質層2接觸。
【主權項】
1.一種橫向IGBT，包括從下至上依次層疊設置的襯底(I)、介質層(2)和SOI層(3);所述SOI層上層兩端分別具有P型阱區(6)和N型阱區(4);所述N型阱區(4)表面遠離P型阱區(6)的一端具有P型陽極區(5)，由P型陽極區(5)引出陽極電極;所述P型阱區(6)表面具有相互獨立的P型體接觸區(11)和N型陰極區(12)，所述N型陰極區(12)位于靠近N型阱區(4)的一偵L由P型體接觸區(11)和N型陰極區(12)引出陰極電極;其特征在于，所述SOI層(3)中具有隔離槽(9)，所述隔離槽(9)與N型陰極區(12)接觸，隔離槽(9)深度大于P型阱區(6)的結深；隔離槽(9)沿器件縱向方向分為兩段，兩段隔離槽之間的間距為N。隔離槽(9)由位于槽內壁的介質層和由介質層包圍的導電材料構成；由隔離槽(9)中的導電材料引出柵電極，形成槽柵結構，所述P型體接觸區(11)和N型陰極區(12)均沿器件縱向方向分為兩段，兩段之間有間距，并沿器件的橫向中線呈對稱結構，兩段P型體接觸區(11)和N型陰極區(12)間距均為G，且滿足G>N。2.根據權利要求1所述的一種橫向IGBT，其特征在于，沿器件縱向方向，所述P型阱區(6)分為兩段，且兩段P型阱區之間的間距為M;沿器件橫向方向，兩段P型阱區之間形成的開口與兩段隔離槽之間形成的開口相對應，并且滿足G>M>N。3.根據權利要求2所述的一種橫向IGBT，其特征在于，所述兩段P型阱區除去P型體接觸區(11)和N型陰極區(12)以外的表面形成平面柵結構并引出柵電極，平面柵與P型體接觸區(11)和N型陰極區(12)均接觸。4.根據權利要求2所述的一種橫向IGBT，其特征在于，沿器件縱向方向，所述N型陰極區(12)在器件的俯視圖上呈“L”字形的鏡像，P型體接觸區(11)位于“L”字形的開口處;所述兩段P型阱區除去P型體接觸區(11)和N型陰極區(12)以外的表面形成平面柵結構并引出柵電極，平面柵與N型陰極區(12)接觸，不與P型體接觸區(11)接觸。5.根據權利要求1-4任意一項所述的一種橫向IGBT，其特征在于，隔離槽(9)的下表面與介質層(2)的上表面連接。
【文檔編號】H01L29/40GK106024873SQ201610344066
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】羅小蓉, 鄧高強, 周坤, 吳俊峰, 張彥輝
【申請人】電子科技大學